Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Неорганическая химия: Учебно-методическое пособие

Голосов: 5

Учебно-методическое пособие по неорганической химии подготовлено на кафедре общей химии химического факультета Воронежского государственного университета. Рекомендуется для студентов 1 курса дневного и вечернего отделений фармацевтического факультета (высшее и средне-специальное образование).

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
                                 ВÀНÀДИЙ

      1. Превращение метаванадата в гексаванадат и обратно
   К раствору метаванадата аммония или натрия добавить разбавленную
H2SO4. Наблюдать изменение окраски раствора от золотисто-желтой до
рубиново-красной в результате превращения ионов [V3O9]3- в ионы
[V6O17]4- по уравнению:
                       2[V3O9]3-+2H+=[V6O17]4-+H2O
   К полученному раствору гексаванадата добавить раствор NaOH до
щелочной реакции. Наблюдать появление прежней желтой окраски ра-
створа вследствие образования ионов [V3O9]3-:
                      [V6O17]4-+2OH-=2[V3O9]3-+H2O
                  2. Перекисные соединения ванадия
   К 2-3 мл раствора ванадата натрия, подкисленного разбавленным раство-
ром серной кислоты, прибавить несколько капель 3%-ного раствора переки-
си водорода. Что при этом наблюдается? Написать уравнение реакции.

            3. Соединения ванадия низшей валентности
   В колбочку емкостью 50 мл налить 10 мл раствора ванадата натрия,
подкислить 10%-ным раствором серной кислоты, бросить 3-4 кусочка
гранулированного цинка. Наблюдать, как изменяется окраска раствора.
По мере появления новой окраски отливать по 1-2 мл раствора в 2 про-
бирки и закрывать их пробкой. Какие соединения ванадия получились
при действии цинка в кислой среде на раствор ванадата натрия? Напи-
сать уравнения реакций. К одной серии растворов, содержащих соеди-
нения ванадата различной валентности, быстро прилить 10%-ный раствор
едкого натра. Что при этом наблюдается? Исследовать отношение полу-
ченных гидроокисей к кислотам и щелочам. К другой серии растворов,
имеющих соответствующую окраску, прилить по каплям раствор мар-
ганцовокислого калия. Что наблюдается? Часть оставшегося в колбочке
раствора оставить на воздухе и наблюдать за изменением его окраски.
Написать уравнения реакций.




                                                                     51


                               ХРОМ

                      1. Получение CrCl2 (Тяга!)
   Для получения раствора хлористого хрома воспользуйтесь прибор-
чиком, изображенном на рис.14. В колбочку À насыпать 0,5-0,8 г бихро-
                                мата калия и прилить 20-25 мл
                                концентрированной соляной кислоты.
                                   Нагреть колбочку. Наблюдать выде-
                                ление хлора и постепенный переход
                                цвета раствора из оранжевого в зеле-
                                ный. В полученный раствор соли трех-
                                валентного хрома бросить несколько
                                кусочков гранулированного цинка. Зак-
                                рыть колбочку плотно пробкой с дву-
                                мя трубками «а» и «б», как показано на
                                рис.14. В конец «б» вставлена стеклян-
         Рис.14                 ная бусинка. Конец «а» также закрыт
                                бусинкой, но на резиновой трубке сде-
лан надрез (для какой цели?). Продолжать осторожное нагревание. Об-
ратить внимание на изменение окраски при восстановлении Cr3+ в Cr2+.
Написать уравнения реакций.

            2. Восстановительные свойства соединений
                      двухвалентного хрома
  а) Налить в пробирку 3-4 мл CrCl2, погрузить в раствор платиновую
проволочку. Наблюдать выделение водорода на платиновой проволочке:
                       2Cr2++2H2O=2CrOH2++H2-
   Платиновая проволочка является катализатором данной реакции, в ее
отсутствие процесс идет медленнее.
   б) Налить в пробирку 2-3 мл SnCl2 и добавить такое же количество
CrCl2. Перемешать растворы. Наблюдать выделение серого осадка ме-
таллического олова. Когда осадок осядет, слить с него раствор, вытрях-
нуть осадок на фильтровальную бумагу и спрессовать его между
пальцами. Чтобы убедиться в том, что это металлическое олово, поте-
реть им о фильтровальную бумагу. Осмотреть полированную поверх-
ность. Написать уравнение реакции.

52


           3. Получение производных двухвалентного хрома
   а) Прилить к 3-4 мл раствора CrCl2 такое же количество уксусно-
кислого натрия. Что происходит? Написать уравнение реакции.
   б) К небольшому количеству CrCl2 добавить немного щелочи. Что при
этом образуется? Написать уравнение реакции.
                4. Получение и свойства оксида хрома
   а) Насыпать в пробирку немного измельченного двухромовокислого
аммония и закрепить ее наклонно в штативе. Отверстие пробирки на-
править в сторону от себя и от других работающих. Нагреть верхний
слой соли до начала реакции и затем нагревание прекратить. Объяснить
происходящее явление. Написать уравнение реакции.
   б) На полученный зеленый порошок окиси хрома подействовать во-
дой и разбавленными серной и азотной кислотами. Растворяется ли окись
хрома в воде и в разбавленных кислотах?

           5. Получение и свойства гидрата окиси хрома
   а) В пробирку с раствором соли окиси хрома прибавлять по каплям
раствор едкого натра до образования серо-зеленого осадка гидрата оки-
си хрома. Написать уравнение реакции.
   б) Полученный осадок разделить на две пробирки. В одну из них при-
бавить разбавленную кислоту, в другую – избыток щелочи до полного
растворения осадка. Написать уравнения реакций. Какими свойствами
обладает гидрат окиси хрома?

              6. Гидролиз солей трехвалентного хрома
   а) Испытать действие раствора сульфата хрома на лакмус. В пробир-
ку с 3-5 каплями раствора нейтрального лакмуса прибавлять по каплям
раствор Cr2(SO4)3 до изменения окраски лакмуса. Какова реакция среды?
Написать уравнение реакции.
   б) Пробирку с раствором гексагидроксохромата (III) натрия или ка-
лия нагреть на горелке до выпадения осадка гидрата окиси хрома. Как
протекает гидролиз в данном случае?

    7. Окисление и восстановление солей трехвалентного хрома
   К 2-3 мл раствора соли хрома прибавить избыток щелочи до получе-
ния гексагидроксохромата (III), а затем прилить бромной воды. Смесь
нагреть. Наблюдать изменение цвета раствора. Написать уравнение ре-
акции в молекулярной и ионной формах. Какие свойства проявляет соль
хрома в данной реакции?
                                                                  53


          8. Получение хромового ангидрида и его свойства
   а) Налить в стаканчик 5 мл насыщенного раствора K2Cr2O7 и прили-
вать понемногу концентрированной серной кислоты, охлаждая стакан в
холодной воде. Выпадают темно-красные кристаллы CrO3. После охлаж-
дения раствора отфильтровать полученные кристаллы на воронке со стек-
лянным фильтром. Написать уравнение реакции. Почему берется избыток
серной кислоты?
   б) Часть полученных кристаллов поместить в фарфоровую чашку и
облить из пипетки несколькими каплями спирта. Спирт воспламеняется
и сгорает по реакции:
               2CrO3+3CH3CH2OH=Cr2O3+3CH3CHO+3H2O
   Какие свойства проявляет в этой реакции хромовый ангидрид?
   в) Несколько кристаллов хромового ангидрида растворить в 2-3 мл воды
и добавить раствор иодистого калия. Наблюдать изменение цвета раствора.
Обнаружить присутствие иода в растворе. Написать уравнения реакций.

     9. Окислительные свойства солей шестивалентного хрома
   а) К раствору K2Cr2O7, подкисленному серной кислотой, прибавить
раствор Na2SO3. Наблюдать изменение окраски раствора. Написать урав-
нение реакции в молекулярной и ионной формах.
   б) К концентрированному раствору K2Cr2O7 добавить концентриро-
ванный раствор HCl. При нагревании наблюдать выделение хлора. На-
писать уравнение реакции.
   в) К подкисленному серной кислотой раствору бихромата калия (4-5
капель) добавить 3-4 капли раствора иодида калия. Отметить изменение
окраски. С чем это изменение связано? Написать уравнение реакции.

           10. Получение перекиси хрома и ее разложение
   К раствору бихромата калия (3-4 капли), подкисленному 2 М раство-
ром серной кислоты (2-3 капли), прибавить 2-3 капли этилового эфира. К
полученной смеси прилить 2-3 капли 3% раствора перекиси водорода и
хорошенько перемешать смесь стеклянной палочкой. Эфир экстрагирует
образовавшееся перекисное соединение. Отметить окраску эфирного слоя.
Поставить пробирку в штатив и отметить через некоторое время измене-
ние окраски и выделение газа. Написать уравнения реакций: получения
перекиси хрома CrO3; перехода перекиси хрома в соединение трехвалент-
ного хрома в кислой среде. Написать структурную формулу CrO3.
54


                           МÀРГÀНЕЦ

       1. Отношение марганца к воде, кислотам и щелочам
   Испытать отношение марганца к воде, разбавленным и концентри-
рованным кислотам (соляной, серной, азотной), щелочи. Написать урав-
нения реакций.

        2. Получение гидрата закиси марганца и его свойства
   В четыре пробирки внести раствор двухвалентного марганца и доба-
вить такое же количество раствора щелочи. Отметить цвет осадка в пер-
вый момент. В одной из пробирок размешать осадок стеклянной палочкой
и оставить на воздухе. Во вторую пробирку добавить кислоту, в третью –
щелочь, в четвертую – 10%-ную перекись водорода или бромную воду.
Какие свойства Mn(OH)2 характеризуют эти реакции?

          3. Окисление соединений двухвалентного марганца
   а) В смесь тонкорастертого порошка карбоната натрия и нитрата ка-
лия погрузить горячее ушко нихромовой проволоки, раскаленной в пла-
мени горелки. Приставший порошок нагревать в окислительном пламени
горелки до тех пор, пока он не вспучится.
   Горячую массу смочить раствором соли марганца и снова нагреть в
окислительном пламени горелки до образования стекловидной массы.
После охлаждения она имеет зеленую окраску, обусловленную образо-
ванием манганата. Составить уравнение реакции.
   б) К раствору соли двухвалентного марганца добавить раствор перман-
ганата калия. В результате оба соединения марганца образуют двуокись
марганца. Опустить в пробирку синюю лакмусовую бумажку. Как измени-
лась окраска? Написать уравнение реакции в молекулярном и ионном виде.

        4. Свойства соединений четырехвалентного марганца
   а) Окислительные свойства двуокиси марганца
   1. В пробирку с небольшим количеством 2 М серной кислоты внести
немного двуокиси марганца и сульфата железа (II). Закрыть пробирку
пробкой, встряхнуть ее до растворения двуокиси. Смешать несколько
капель отстоявшегося раствора с каплей гексацианоферрата (II) калия.
На присутствие какого иона указывает окраска раствора? Записать соот-
ветствующие реакции.

                                                                   55


   2. К небольшому количеству зерненной MnO2 прилить немного кон-
центрированной серной кислоты. Осторожно нагреть пробирку до ин-
тенсивного выделения газа. Доказать, что выделяющийся газ – кислород.
Написать уравнение реакции.
   б) Восстановительные свойства MnO2
   Сплавить в пробирке немного хлората калия с кусочком KOH и не-
сколькими крупинками двуокиси марганца. Полученный зеленый сплав
сохранить для других опытов. Написать уравнение реакции.

  5. Получение и свойства соединений шестивалентного марганца
   а) Получение манганата калия
   Сплавить в железном тигле, нагревая в пламени газовой горелки, 5 в.ч.
гидроокиси калия, 6 в.ч. карбоната калия и 2,5 в.ч. бертолетовой соли. В
жидкую массу постепенно при помешивании внести 5 в.ч. растертой в по-
рошок двуокиси марганца. Продолжать нагревание, не переставая поме-
шивать, до тех пор, пока масса не станет густой. После охлаждения
обработать сплав в тигле небольшим количеством воды. Прозрачный ра-
створ слить в колбу, закрыть пробкой и сохранить для следующих опытов.
   Какую роль в этом синтезе играет щелочь? Можно ли заменить ее
другими веществами (содой, поташем, окисью кальция)? Можно ли сплав-
ление вести с веществами кислотного характера?
   б) Окислительное действие соединений шестивалентного марганца
   Для опытов использовать раствор манганата калия, полученный в опыте (а).
   1. В кислой среде. Смешать подкисленный раствор манганата с ра-
створом сульфата двухвалентного железа или с одним из следующих ре-
активов: сульфитом натрия, щавелевой кислотой, спиртом.
   2. В нейтральной среде или щелочной. Смешать раствор манганата с
раствором сульфита натрия. Реакционную смесь немного нагреть. Запи-
сать уравнения реакций.
   в) Восстановительное действие соединений шестивалентного марган-
ца
   Прилить к раствору манганата калия немного хлорной воды. Что на-
блюдается? Написать уравнение реакции.
   г) Самоокисление – самовосстановление K2MnO4
   Раствор манганата калия сильно разбавить дистиллированной водой
и добавить уксусной кислоты. Как и почему меняется цвет раствора?
Составить уравнение реакции.

56


          6. Свойства соединений семивалентного марганца
   а) В три пробирки налить 1-2 мл перманганата калия и немного раз-
бавленной серной кислоты. В первую пробирку добавить раствор серни-
стокислого натрия, во вторую – сернокислого железа (II), в третью –
раствор щавелевой кислоты. Что наблюдается в этих опытах? Написать
уравнения реакций.
   б) К 2 мл раствора перманганата калия добавить воды и затем раствор
сернистого натрия. Что наблюдается? Написать уравнение реакции.
   в) К раствору перманганата калия добавить 30%-ный раствор щелочи
и раствор сернистого натрия. Как изменится окраска раствора? Напи-
сать уравнение реакции.
   г) К подкисленному серной кислотой раствору перманганата калия
добавить 10%-ной перекиси водорода. Объяснить причину выделения
газа и написать уравнение реакции.
   д) На часовое стекло положить немного растертого перманганата ка-
лия. При помощи стеклянной палочки смочить соль концентрированной
серной кислотой и осторожно перемешать. Затем палочкой небольшую
часть смеси перенести на кусок ваты, слегка смоченной спиртом. На-
блюдается загорание спирта вследствие окисления его образовавшимся
в результате реакции марганцовым ангидридом. Запишите соответству-
ющие уравнения реакций.
   ж) Несколько кристаллов перманганата калия осторожно нагреть в
пробирке до полного разложения (пока содержимое пробирки не станет
черным). К сухому остатку добавить несколько капель воды. Отметить
зеленую окраску раствора, характерную для иона MnO42-. Какие элемен-
ты играют роль окислителя и восстановителя в этой реакции? Написать
уравнение реакции.




                                                                   57


                   ЖЕЛЕЗО. КОБÀЛЬТ. НИКЕЛЬ

               1. Взаимодействие железа с кислотами
   В отдельных пробирках подействовать на металлическое железо разбав-
ленными и концентрированными кислотами – серной, азотной и соляной.
Закрыть пробирки, в которых можно ожидать появление ионов Fe2+, проб-
ками с клапанами. После растворения железа исследовать содержимое про-
бирок на присутствие ионов Fe2+ и Fe3+. Написать уравнения реакций.

                    2 Cвойства солей закиси железа
   а) К раствору соли закиси железа прилить раствор железосинеродистого
калия (красной кровяной соли). Что получается? Написать уравнения реакций.
   б) В три пробирки налить понемногу раствора соли закиси железа,
подкислить серной кислотой и добавить в первую пробирку бромной воды,
во вторую – раствора двухромовокислого калия, в третью – раствор мар-
ганцовокислого калия. Что происходит? Написать уравнения реакций.
   в) Раствор соли закиси железа испытать лакмусом. Написать уравне-
ние гидролиза.

          3. Получение и свойства гидрата закиси железа
   В пробирке растворить немного соли Мора, подкислить раствор сер-
ной кислотой и положить в него несколько кусочков железа. В другой
пробирке приготовить раствор щелочи. Приливая последний раствор к
раствору соли Мора, получить осадок гидрата закиси железа. Каков цвет
осадка? Что происходит с ним на воздухе? Написать уравнения реакций.

                     4. Свойства солей окиси железа
   а) Определить реакцию раствора хлорного железа на лакмус. Напи-
сать уравнение реакции гидролиза.
   б) К раствору хлорного железа прилить раствор соды. Что происхо-
дит? Каков состав полученного осадка? Соли закиси или окиси железа
сильнее подвергаются гидролизу? Написать уравнение реакции.
   в) К небольшим количествам раствора соли окиси железа в отдель-
ных пробирках прилить растворы роданистого аммония и железистоси-
неродистого калия. Что происходит? Написать уравнения реакций.
   г) В три пробирки налить по 2-3 мл раствора хлорного железа. В одну пробир-
ку прибавить раствор сернистого натрия, в другую – раствор иодистого калия,
третью оставить для сравнения. Что происходит? Написать уравнения реакций.

58


           5. Получение и свойства гидрата окиси железа
   Получить гидрат окиси железа и исследовать его отношение к кисло-
там и щелочам. Написать уравнения реакций. Какая из гидроокисей же-
леза обладает более основными свойствами?

        6. Соединения шестивалентного железа (групповой)
   В пробирку с небольшим количеством измельченного едкого калия
добавить 3-4 капли раствора хлорного железа и (под тягой!) несколько
кристалликов KСlO3 или 2-3 капли брома. После непродолжительного
нагревания наблюдать окрашивание содержимого пробирки в фиолето-
во-красный цвет (феррат калия).
   Полученный сплав перенести в стакан с небольшим содержанием
воды. При добавлении нескольких капель раствора хлористого бария
наблюдать образование малорастворимого осадка феррата бария.

                     7. Гидрат закиси кобальта
   К раствору соли закиси кобальта прилить раствор едкого натра. Что
получается? Прилить избыток щелочи и нагреть. Как изменяется цвет
осадка? Что происходит с гидратом закиси кобальта при стоянии на воз-
духе? Записать уравнения реакций.

                      8. Гидрат окиси кобальта
   В две пробирки налить раствор закисной соли кобальта, в одну из них
добавит бромной воды, в другую – перекись водорода, затем в обе при-
лить едкого натра. Что происходит? Написать уравнения реакций.

                  9. Свойства солей закиси кобальта
   а) Положить в пробирку несколько кристаллов безводного хлористо-
го кобальта и смочить водой. Как изменяется окраска? Добавить концен-
трированной (36%-ной) соляной кислоты. Каков теперь цвет раствора?
   б) Налить в пробирку 1-2 мл абсолютированного спирта и добавить не-
сколько кристаллов хлористого кобальта. Объяснить изменение окраски.

                    10. Гидраты окислов никеля
  Получить гидрат закиси никеля. Изменяется ли цвет гидрата закиси
при стоянии на воздухе? К осадку гидрата закиси никеля прилить бром-
ной воды. Что происходит? Чем объясняется различное отношение гид-

                                                                   59


ратов закисей железа, кобальта и никеля к кислороду воздуха? Написать
уравнения реакций.

            11. Реакция на ион никеля (реакция Чугаева)
   Поместить в пробирку 5-6 капель воды, 2 капли раствора соли никеля
и 1 каплю аммиачного раствора диметилглиоксима. Реакция идет с обра-
зованием нерастворимого диметилглиоксимата никеля:

       CH3-C=NOH              CH3-C=NO    ON=C-CH3
          з    + NiSO4 + 2NH3 =    з   Ni    з     + (NH4)2SO4
       CH3-C=NOH              CH3-C=NOH HON=C-CH3




60



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика